JPS6288827A - Disc rotor - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To prevent thermal deformation and the occurrence of cracks by forming an intermediate layer having good thermal conductivity between a thermal spraying layer formed on a sliding surface and a base metal. CONSTITUTION:A disc rotor body 1 is cast by gray cast iron, and an intermediate layer 2 made of copper is formed on a sliding surface of the disc rotor body by electroplating. Subsequently, mixed power composed of 36% Fe, 50% Cr, 4% C, and 10% Mo is plasma-sprayed to form a thermal spraying layer. The thickness of the intermediate layer 2 is preferably 1/5-1 of the thickness of the thermal spraying layer 3. Accordingly, thermal conductivity can be improved, so that a rise in surface temperature of the thermal spraying layer 3 is restrained to reduce thermal deformation and improve durability.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はディスクブレーキに使用されるディスクロータ
（ブレーキディスク）に関し、詳しくは金属製ディスク
ロータの少なくとも摺動面に耐摩耗性、耐熱性材料から
なる溶射層が形成されたディスクロータに関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a disc rotor (brake disc) used in a disc brake, and more specifically, a metal disc rotor in which at least the sliding surface is made of wear-resistant and heat-resistant material. The present invention relates to a disc rotor on which a thermal sprayed layer is formed.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

自動車等のブレーキとしてディスクブレーキが多用され
ている。このディスクブレーキの構成部品の一つがディ
スクロータであり、ディスクブレーキで制動作用をさせ
るためにパッドが押しつけられる円板状の部品である。Disc brakes are widely used as brakes for automobiles and the like. One of the components of this disc brake is the disc rotor, which is a disc-shaped part against which pads are pressed to perform a braking action on the disc brake.

このディスクロータは、比較的大きな部品であり、従来
はアルミニウム合金、鋳鉄、鋼等の金属を用いて本体を
作製し、パッドが当接する摺動面に鉄系材料等をプラズ
マ溶射して耐摩耗性、耐熱性等の特性を持たしていた（
例えば、Ｉ　ｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｈｅａｔｉｎｇ　：
　１９８５年２月刊、Ｐ４５）。This disc rotor is a relatively large component, and conventionally the main body is made of metal such as aluminum alloy, cast iron, steel, etc., and the sliding surface where the pads come into contact is plasma-sprayed with a ferrous material etc. to resist wear. It had properties such as heat resistance and heat resistance (
For example, Industrial Heating:
(February 1985, P45).

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

ところで、車両が制動を行う場合、車両の持つ運動エネ
ルギの殆どは、ディスクロータとパッドの圧接により発
生する熱エネルギに変換され、溶射層、ディスクロータ
本体を経由して外部に放出されるが、気孔が存在すると
熱伝導性が阻害される。しかるに、通常の溶射層は、そ
の製造法に起因して４％〜８％の気孔を有する。この結
果、ディスクロータの表面温度が過度に上昇し、ディス
クロータが熱変形したり、ヘアークラックが発生するこ
とがある。By the way, when a vehicle performs braking, most of the kinetic energy of the vehicle is converted into thermal energy generated by pressure contact between the disc rotor and the pad, and is released to the outside via the thermal spray layer and the disc rotor body. The presence of pores inhibits thermal conductivity. However, typical thermal sprayed layers have 4% to 8% porosity due to their manufacturing method. As a result, the surface temperature of the disc rotor may rise excessively, causing thermal deformation of the disc rotor or hair cracks.

そこで、ン容量を施すディスクロータにおいて、熱伝導
性を改善する工夫が求められていた。Therefore, there was a need for a way to improve thermal conductivity in disc rotors that provide high capacity.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記問題は、次に述べる本発明のディスクロータによっ
て解決される。The above problem is solved by the disc rotor of the present invention, which will be described below.

即ち、本発明のディスクロータは、少なくとも摺動面に
耐摩耗性、耐熱性材料からなる溶射層が形成されたディ
スクロータであって、 前記溶射層と母材との間に熱伝導性の良好な中間層が形
成されていることを特徴としている。That is, the disc rotor of the present invention is a disc rotor in which a sprayed layer made of a wear-resistant and heat-resistant material is formed on at least the sliding surface, and has good thermal conductivity between the sprayed layer and the base material. It is characterized by the formation of an intermediate layer.

本発明において、ディスクロータ本体の材料としてはア
ルミニウム合金、鋳鉄、鋼等の金属を用いることができ
、ディスクロータはこれらを用いて鋳造、プレス、機械
加工等の適宜手段で成形される。In the present invention, metals such as aluminum alloy, cast iron, and steel can be used as the material for the disc rotor body, and the disc rotor is formed using these metals by appropriate means such as casting, pressing, and machining.

この金属製ディスクロータの少なくとも摺動面には、熱
伝導性に優れた材料、例えば銅または銅合金からなる中
間層が形成される。この中間層のｊ￥さは、溶射層の厚
さの１１５〜１とするのが望ましい。ここで、中間層の
厚さを溶射層の厚さの１１５〜１としたのは、１１５よ
り薄いと所望の熱伝導性改良効果が得られないためであ
り、溶射層より厚くしても熱伝導性はそれ以上よくはな
らず、経済上好ましくないからである。この中間層は、
メッキ、溶射等の適宜方法で形成することができる。An intermediate layer made of a material with excellent thermal conductivity, such as copper or a copper alloy, is formed on at least the sliding surface of this metal disc rotor. The thickness of this intermediate layer is desirably 115 to 1 of the thickness of the sprayed layer. Here, the reason why the thickness of the intermediate layer is set to 115 to 1 of the thickness of the sprayed layer is that if it is thinner than 115, the desired effect of improving thermal conductivity cannot be obtained. This is because the conductivity does not improve any further and it is not economically desirable. This middle layer is
It can be formed by an appropriate method such as plating or thermal spraying.

この金属製ディスクロータの中間層の上には、耐摩耗性
、耐熱性に優れた材料からなる溶射層が形成される。こ
こで、耐摩耗性、耐熱性に優れた材料としては、例えば
Ｆｅ−Ｃｒ系合金、Ｎｌ系合金、ＣＯ系合金等を用いる
ことができる。A sprayed layer made of a material with excellent wear resistance and heat resistance is formed on the intermediate layer of the metal disc rotor. Here, as the material having excellent wear resistance and heat resistance, for example, Fe-Cr alloy, Nl alloy, CO alloy, etc. can be used.

このＦｅ−Ｃｒ系合金としては、重量％でクロム：１０
％〜４０％、炭素：１％〜８％、モリブデン、ニッケル
、タングステン、ボロン、珪素のうちの１種もしくは２
種以上の合計：５％〜２０％および残部鉄からなる組成
のものが好ましい。As this Fe-Cr alloy, chromium: 10% by weight
% to 40%, carbon: 1% to 8%, one or two of molybdenum, nickel, tungsten, boron, silicon
It is preferable to have a composition consisting of 5% to 20% of the total amount of elements or more, and the balance being iron.

ここで、クロムは炭素と結合して硬いクロム炭化物を生
成させ耐摩耗性を向上させるために添加する。このクロ
ムを１０％〜４０％としたのは、１０％未満では所望の
耐摩耗性が十分得られず、一方４０％を超えると耐熱衝
撃性が低下し、かつ経済上好ましくないからである。Here, chromium is added in order to combine with carbon to form hard chromium carbide and improve wear resistance. The reason why this chromium content is set to 10% to 40% is because if it is less than 10%, the desired wear resistance cannot be sufficiently obtained, whereas if it exceeds 40%, the thermal shock resistance decreases and it is not economically preferable.

また、炭素はタングステン、モリブデン等と結合して炭
化物を形成し、耐摩耗性を向上させるために添加する。Further, carbon is added to form a carbide by combining with tungsten, molybdenum, etc., and to improve wear resistance.

この炭素を１％〜８％としたのは、１％未満では所望の
耐摩耗性が得られず、一方８％を超えると耐衝撃性が低
下するからである。The reason why this carbon content is set to 1% to 8% is that if it is less than 1%, the desired wear resistance cannot be obtained, whereas if it exceeds 8%, the impact resistance will decrease.

モリブデン、ニッケル、タングステン、ボロン、珪素は
、耐摩耗性および耐熱性を向上させるために添加する。Molybdenum, nickel, tungsten, boron, and silicon are added to improve wear resistance and heat resistance.

ここで、これらの合計を５％〜２０％としたのは、５％
未満では所望の耐摩耗性、耐熱性が得られず、また２０
％を超えると経済上好ましくないからである。Here, the total of these is 5% to 20%, which means 5%
If it is less than 20, the desired wear resistance and heat resistance cannot be obtained.
%, it is economically unfavorable.

このＦｅ−Ｃｒ系合金等は、溶射によりディスクロータ
の中間層の上に被着されるが、特にプラズマ溶射が密着
性等の関係で望ましい。This Fe-Cr alloy or the like is deposited on the intermediate layer of the disc rotor by thermal spraying, but plasma spraying is particularly desirable in terms of adhesion.

ディスクロータ本体に中間層および溶射層を形成後、研
磨を行い、所定形状、所定寸法に仕上げる。After forming the intermediate layer and the sprayed layer on the disc rotor body, polishing is performed to finish it into a predetermined shape and size.

〔作用〕[Effect]

本発明によれば、ディスクロータ本体と溶射層の間に熱
伝導性の良好な中間層を形成したため、摩擦により溶射
層表面に発生した熱は、迅速に中間層に伝達される。こ
の結果、溶射層の表面温度の上昇が抑えられ、ディスク
ロータの熱変形やクランクの発生が防止される。According to the present invention, since the intermediate layer with good thermal conductivity is formed between the disc rotor main body and the sprayed layer, heat generated on the surface of the sprayed layer due to friction is quickly transferred to the intermediate layer. As a result, the rise in surface temperature of the sprayed layer is suppressed, and thermal deformation and cranking of the disc rotor are prevented.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明の実施例を図面を参考にして説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

ここで、第１図は本発明の実施例に係るディスクロータ
の概略構成図、第２図は本発明および比較例で得られた
ディスクロータの制動時間とディスクロータの表面温度
の関係を示すグラフである。Here, FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a disc rotor according to an example of the present invention, and FIG. 2 is a graph showing the relationship between the braking time of the disc rotor and the surface temperature of the disc rotor obtained in the present invention and a comparative example. It is.

まず、ねずみ鋳鉄（ＪＩＳ　　Ｆｅ１２）を用いて、外
径２５０Ｉのディスクロータ本体１を鋳造した。得られ
たディスクロータ本体１の摺動面に、電気メッキにより
銅からなる中間層２を１００μｍ形成した。続いて、重
量％でＦｅ：３６％、Ｃｒ：５０％、Ｃ：４％、Ｍｏ：
１０％の混合粉末をプラズマ溶射して、溶射層３を５０
０μｍ形成した。次いで、研磨を行い、溶射Ｎ３の厚さ
が４００μｍとなるように仕上げ加工して、第１図に示
すようなディスクロータＡを得た。First, a disc rotor main body 1 having an outer diameter of 250I was cast using gray cast iron (JIS Fe12). A 100 μm thick intermediate layer 2 made of copper was formed on the sliding surface of the obtained disc rotor body 1 by electroplating. Subsequently, Fe: 36%, Cr: 50%, C: 4%, Mo:
Plasma spray a 10% mixed powder to form a sprayed layer 3 of 50%
A thickness of 0 μm was formed. Next, it was polished and finished so that the thickness of the sprayed N3 was 400 μm, thereby obtaining a disc rotor A as shown in FIG.

（比較例） 実施例と異なる点は、中間層を形成することなく、ディ
スクロータの摺動面に直接溶射層を形成したことにあり
、他は実質的に実施例と同様にしてディスクロータＢを
製造した。(Comparative example) The difference from the example is that a sprayed layer was directly formed on the sliding surface of the disc rotor without forming an intermediate layer, and the other points were substantially the same as in the example. was manufactured.

（比較試験） 実施例と比較例で得られたディスクロータＡ、Ｂを用い
、次の条件で評価試験を行った。(Comparative Test) Using the disc rotors A and B obtained in the Examples and Comparative Examples, an evaluation test was conducted under the following conditions.

まず、相手材としてセミメタリック系のパッドを使用し
、速度１１００ｋ／Ｈとしたものを減速度０．４５　Ｇ
で制動してディスクロータの表面温度の変化を調べた。First, a semi-metallic pad was used as the mating material, and the speed was 1100k/H, and the deceleration was 0.45G.
The changes in the surface temperature of the disc rotor were investigated by braking.

この結果を第２図に示す。第２図より明らかなように、
本実施例のディスクロータＡ（第２図にＡで示す。以下
、同じ）は、比較例で得られたディスクロータＢより最
高温度が約５０度低くなっていることが判る。　次に、
耐久試験を行った。即ち、次の条件でディスクロータの
溶射層の表面にヘアークラックが発生するまでの制動回
数を調べた。The results are shown in FIG. As is clear from Figure 2,
It can be seen that the maximum temperature of the disc rotor A (indicated by A in FIG. 2; the same applies hereinafter) of this example is about 50 degrees lower than that of the disc rotor B obtained in the comparative example. next,
A durability test was conducted. That is, the number of braking cycles until hair cracks appeared on the surface of the sprayed layer of the disc rotor was investigated under the following conditions.

耐久試験条件 車速：　１８０　ｋｍ／Ｈ−Ｏｋｍ／Ｈ減速度：　０．
４５　Ｇ ブレーキイン温度＝１２０℃ この結果、比較例のディスクロータＢは制動回数１６０
回でヘアークラックの発生が見られたが、本実施例で得
られたディスクロータＡは、−３００回の制動試験でも
なんらヘアークラックの発生は認められなかった。Durability test conditions Vehicle speed: 180 km/H-Okm/H Deceleration: 0.
45 G Brake-in temperature = 120°C As a result, the disc rotor B of the comparative example has a braking frequency of 160
However, in the disk rotor A obtained in this example, no hair cracks were observed even after -300 braking tests.

以上、本発明の特定の実施例について説明したが、本発
明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の
範囲内において種々の実施態様を包含するものである。Although specific embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, but includes various embodiments within the scope of the claims.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上より、本発明のディスクロータによれば、熱伝導性
が良くなるため、溶射層の表面温度の上昇を抑えること
ができる。この結果、溶射層の熱変形が減少すると共に
、耐久性が向上するという効果を奏する。As described above, according to the disc rotor of the present invention, the thermal conductivity is improved, so that an increase in the surface temperature of the sprayed layer can be suppressed. As a result, thermal deformation of the sprayed layer is reduced and durability is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は本発明の実施例に係るディスクロータの概略構
成図、 第２図は本発明および比較例で得られたディスクロータ
の制動時間とディスクロータの表面温度の関係を示すグ
ラフである。 ■・−・−・・ディスクロータ本体 ２・−・−中間層 ３・・−・−溶射層 Ａ−・・−ディスクロータ 出願人　　トヨタ自動車株式会社 第１図 第２図 弗り動時間　（ｓｅｃ）FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a disc rotor according to an example of the present invention, and FIG. 2 is a graph showing the relationship between the braking time of the disc rotor and the surface temperature of the disc rotor obtained in the present invention and a comparative example. - Disc rotor body 2 - Intermediate layer 3 - Thermal sprayed layer A - Disc rotor Applicant Toyota Motor Corporation Figure 1 Figure 2 Flow time (sec )

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）少なくとも摺動面に耐摩耗性、耐熱性材料からな
る溶射層が形成されたディスクロータであって、 前記溶射層と母材との間に熱伝導性の良好な中間層が形
成されていることを特徴とするディスクロータ。(1) A disc rotor in which a sprayed layer made of a wear-resistant and heat-resistant material is formed on at least the sliding surface, and an intermediate layer with good thermal conductivity is formed between the sprayed layer and the base material. A disc rotor characterized by: